基于波前传感方法的大口径透镜检测技术研究

发布时间：2017-12-18 19:21

  本文关键词：基于波前传感方法的大口径透镜检测技术研究

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【摘要】：大口径透镜广泛应用于高能激光器、惯性约束核聚变等大型光学系统中,其焦距及疵病的检测一直是光学检测领域的一个难点,已经成为制约其应用的重要因素。本文采用波前传感技术对大口径透镜的焦距进行了测量,并对透镜的疵病检测进行了一些探索和研究。提出了基于发散光及不等周期光栅的长焦距检测方法,有效实现了大口径透镜焦距值的高精度测量；提出了基于夏克-哈特曼传感器的波前检测方法,有效检测了大口径长焦距透镜中疵病所产生的涡旋相位。在焦距检测方面,本文对基于平行光及等周期光栅的焦距测量方法进行了数值分析,找出了影响测量精度的关键因素,而后提出了基于发散光及不等周期光栅的长焦距检测方法(LFMM),该方法采用发散光替代了传统的平行光,有效地避免了扫描和子口径拼接所带来的误差,实现了大口径长焦距透镜的全口径测量；同时采用不等周期光栅替代传统的等周期光栅,提高了大口径透镜的焦距检测精度。数值分析表明该方法可以从原理上提高大口径透镜的焦距检测精度。我们研制开发了完整的测量系统,该系统的焦距测量精度优于0.16%,重复性、稳定性、复现性均优于0.01%,表明该方法满足了大口径长焦距透镜焦距的全口径、高精度测量。在疵病检测方面,本文根据划痕、气沟等疵病的非连续相位特性,提出使用波前传感器对非连续相位边缘的涡旋相位进行检测,进而可实现对疵病的位置及深度的判断。本文提出了基于相位组合-相关匹配的涡旋相位位置检测法(PSC-CMM)和基于相位倾斜匹配的涡旋相位拓扑值检测法(SVMM),并对这两种方法进行了实验验证。实验结果表明,对于拓扑值-20至20的涡旋相位,其位置检测精度优于3μm,其拓扑值检测准确率达到100%,实现了对涡旋相位的位置及拓扑值的高精度检测。
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH74

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